JPH0677277A - 絶縁被覆ワイヤのボールボンディング装置とボンディング方法 - Google Patents

絶縁被覆ワイヤのボールボンディング装置とボンディング方法

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JPH0677277A
JPH0677277A JP4227053A JP22705392A JPH0677277A JP H0677277 A JPH0677277 A JP H0677277A JP 4227053 A JP4227053 A JP 4227053A JP 22705392 A JP22705392 A JP 22705392A JP H0677277 A JPH0677277 A JP H0677277A
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ball
bonding
wire
tool
coated wire
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Ryoichi Kajiwara
良一 梶原
Mitsuo Kato
光雄 加藤
Kazuya Takahashi
和弥 高橋
Toshiyuki Takahashi
敏幸 高橋
Minoru Maruta
稔 丸田
Kenjiro Watabe
健次郎 渡部
Tokiyuki Sedou
時幸 瀬藤
Kunihiro Tsubosaki
邦宏 坪崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】被覆ワイヤの一部が溶融されてなる金属ボール
を電子装置の接続端子とボンディングする絶縁被覆ワイ
ヤのボールボンディング装置において、前記被覆ワイヤ
１５を保持するキャピラリツール２と、前記金属ボール
１６を加圧し振動を印加するボンディングツール１とを
独立させて設け、両者が相対的に移動可能とした。 【効果】キャピラリツール２とボンディングツール１と
を別個に設けたことにより、ボンディングの位置決めを
容易に、かつ、高精度に行うことができる。キャピラリ
ツールをボンディングツールに対して任意の角度で配置
できるので被覆ワイヤ１５を接続面に対し任意の角度で
ボンディングできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁被覆ワイヤの超音波
ボンディング装置およびボンディング方法に係り、特に
薄膜磁気ヘッドの接続端子に、絶縁被覆ワイヤからなる
リード線の接続に好適なボールボンディング装置および
ボンディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の絶縁被覆ワイヤ（以下、被覆ワイ
ヤと云う）の超音波ボンディング法は、ホーンの先端に
取り付けられたキャピラリの貫通孔にワイヤを挿通し、
放電電極とワイヤ間にアーク放電を発生させてワイヤの
被覆を除去すると共に、接続端部に金属ボール（以下、
単にボールと云う）を形成し、その状態でキャピラリを
降下させ、キャピラリの先端で金属ボールを接続端子に
押しつけて超音波振動を加え、ボンディングする方法が
知られている（特開平２−９４４５３号公報）。
【０００３】また、従来の被覆ワイヤ横置方式のボール
ボンディング装置は、被覆ワイヤの固定用チャックを備
えているが、ボール形成後、該ボールを固定用チャック
に引付けることはできない（特開平１−１５０３３０号
公報）。
【０００４】更にまた、従来のウェッジボンディング装
置は、ウェッジボンディングツールに設けられたワイヤ
挿通孔に被覆ワイヤを挿通し、被覆材をレーザによって
除去して裸ワイヤとした後、超音波振動を加えてボンデ
ィングを行っている（特開昭６１−１０１０４３号公
報）。
【０００５】一方、従来の薄膜磁気ヘッドの接続端子の
構造は、端子上に被覆ワイヤを横向きに載置し、その上
からボンディングツールを押しつけて超音波ボンディン
グする構造となっている（特開昭６３ー２４８５７８号
公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の絶縁被覆ワイヤ
の超音波ボールボンディングにおいては、ワイヤの被覆
材が熱可塑性ウレタン樹脂のような熱溶融性材料の場
合、放電によってワイヤ先端にボールを形成する過程で
被覆材が溶け上がり、溶け上がった先端部がキャピラリ
の孔より大きくなって、ボールにキャピラリ先端を押し
つけることがでず、ボールボンディングができないと云
う問題があった。
【０００７】また、被覆ワイヤの放電用電源の接続はワ
イヤ最終端でしかできず、巻回された被覆ワイヤの長さ
によって抵抗，容量等のインダクタンス分がその都度変
わり、放電条件を一定にできないと云う問題があった。
【０００８】また、従来の被覆ワイヤの横置方式のボー
ルボンディング装置は、チャックとボール間の距離が長
く、被覆ワイヤの曲がりなどにより、ボールの位置決め
精度が悪く端子が微小なものではボンディングが困難で
ある。
【０００９】また、従来の被覆ワイヤのウェッジボンデ
ィング装置では、金属ワイヤが溶けない条件で被覆材を
レーザー光照射により除去し、裸ワイヤにしてツールを
押し付け超音波ボンディングしているが、レーザー光照
射では被覆材の完全除去ができず接合部に有機物が残存
するため、接合の信頼性を上げるには十分に超音波を印
加してワイヤの変形を大きくする必要がある。その結
果、接合部のワイヤ付け根の強度が低下（約１／２）す
ると云う問題がある。特に、ワイヤ径が細い（３０μｍ
以下）ものでは接合部の強度が十数グラム以下となり、
人の手による取扱ができなくなるという問題が生じてい
た。
【００１０】本発明の目的は、ボールに確実にツールを
押し付けボンデイングできる被覆ワイヤのボールボンデ
ィング装置を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、早いタクト（１秒以
下）で微細接続端子に高精度な位置決めができ、かつ、
接合信頼性の高い被覆ワイヤのボールボンディング装置
を提供することにある。
【００１２】更に本発明の他の目的は、極細線のワイヤ
においても接合部ネック強度が素線強度と同等のボール
ボンディング装置を提供することである。
【００１３】更にまた本発明の他の目的は、上記ボンデ
ィング装置を用いた高信頼性の被覆ワイヤのボールボン
ディング方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。
【００１５】（１） 被覆ワイヤの一部が溶融されてな
るボールを電子装置の接続端子とボンディングする絶縁
被覆ワイヤのボールボンディング装置において、前記被
覆ワイヤを保持するキャピラリツールと、前記ボールを
加圧し振動を印加するボンディングツールとを独立させ
て設け、両者が相対的に移動可能としたことを特徴とす
る絶縁被覆ワイヤのボールボンディング装置。
【００１６】（２） 絶縁被覆ワイヤの一部を溶融して
ボールを形成し、該ボールを電子装置の接続端子とボン
ディングする被覆ワイヤのボールボンディング方法にお
いて、前記被覆ワイヤはキャピラリツールで保持してワ
イヤ直径より大きなボールを形成した後接続端子部に移
送し、該キャピラリツールとは独立させて設けられたボ
ンディングツールによって前記ボールを加圧すると共に
振動を加えることにより接続端子にボンディングし、か
つ、該ボールはワイヤ直径の０.７〜１.４の高さに押圧
すことを特徴とする被覆ワイヤのボールボンディング方
法。
【００１７】被覆ワイヤのボール形成と位置決めとを行
うキャピラリツールと、ボールに荷重と振動（例えば超
音波振動）を加えて接合するボンディングツールを別個
に設けて役割分担させることによって、高精度な位置決
めと信頼性ある接合を行うことができる。特に、両者を
別個に設けたことにより、垂直方向に設置したボンディ
ングツールに対して、キャピラリーツールを任意の角度
（水平に配置することも可）で配置することができ、こ
れにより被覆ワイヤを接合面に対して任意の角度にボン
ディングすることができる。
【００１８】また、ボール形成後のワイヤにバックテン
ションを加えることによって、キャピラリツールの先端
部にボールを引き寄せ、その先端をボンディングツール
に接近させることによりボールと端子との位置決めを正
確に行うことができる。特に、細いワイヤに設けた微小
ボールであっても正確に位置決めすることができる。
【００１９】次に、ボンディングツールで加圧振動を加
えるボンディング工程においては、上記ボールの位置を
確認してからボンディングツールが降りるように構成す
る。なお、ボールの潰し量を制御してワイヤに変形が生
じないようなボンディング手段を設けることもできる。
【００２０】前記、キャピラリツールとボンディングツ
ールの両先端間を次式で表される距離内に接近させ、接
続端子上にボールを位置決めし、ボンディングツールを
降ろして荷重を加えた後にキャピラリツールを引き戻し
て超音波を印加することで、高精度に被覆ワイヤがボン
ディングされる。この一連の動作を自動制御することに
よって連続的に行うことができる。これによって、ボン
ディングタクトを半導体分野のボールボンディング並の
１秒以下に短時間化できる。
【００２１】
【数１】
【００２２】また。本発明においては、前記ボンディン
グツールを別個に設けているので、被覆ワイヤの長さに
関係なく被覆除去とボール形成を行うことができる。こ
れは別に設けた２個の放電電極を備えた装置内に被覆ワ
イヤを設置し、一定の条件での電極間放電を行って被覆
除去とボール形成を行うことができる。電極間で放電さ
せるので、被覆ワイヤに直接電源を接続する必要がな
く、放電条件を常に一定に制御できるため、ボンディン
グ不良の発生がなく接合品質を安定させることができ、
ワイヤの端部に限らず中腹部にもボールを形成させるこ
とがでる。また、突出し長さに依存していたボール寸法
を放電条件の設定により制御することができる。ボール
の形状も球形以外に、長楕円形とすることもでき、被覆
ワイヤのボンディング位置の任意に選択できるので、位
置ずれに伴う接合不良を減少することができる。なお、
上記の放電電極に代えてレーザー光を用いても同様に行
うことができる。
【００２３】また、ボンディング時にボール部のみが加
熱されるよう制御できるので、薄膜磁気ヘッドのように
加熱されることを嫌う電子部品でも、ボンディング部の
高信頼化を図ることができる。
【００２４】本発明において、前記ボンディングツール
に加える加重は、ボールの材質、大きさ、潰し代により
適宜設定する。また、振動、特に、超音波振動も上記加
重と同様であるが、振幅数μｍで、数十ｋＨｚが適当で
ある。
【００２５】
【作用】本発明が信頼性に優れた被覆ワイヤのボールボ
ンディングが得られるのは、キャピラリツールをボンデ
ィングツールとを別個に設けたことによって、高精度で
位置決めができ、従って、ボールにボンディングツール
で荷重と超音波を確実に加えることができるためであ
る。
【００２６】また、上記のキャピラリツールとボンディ
ングツールをコンピュータを用いて自動制御することに
より、１秒以下の早いタクトで被覆ワイヤを電子部品に
ボールボンディングすることは容易である。
【００２７】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
【００２８】〔実施例１〕図１は、本発明の一実施例で
あるボンディングツールとキャピラリツールを別個に設
けたボンディング装置の構成を示す模式図である。この
装置は圧電素子７，８と押え部品５，６とから構成され
たランジュバン型振動子９と、振動を増幅するホーン４
と、ボンディング部に超音波振動を与えるボンディング
ツール１を備えた振動系と、ボンディングツールに対し
て任意に位置に移動でき、かつ、被覆ワイヤを支持する
キャピラリツール２と、該キャピラリツールの後に配置
されたワイヤクランパ３を有している。
【００２９】また、キャピラリツール２とクランパ３は
一体にまたは別個に移動することができる構造となって
いる。
【００３０】次に、ボンディング方法について説明す
る。まず、キャピラリツール２より突き出した被覆ワイ
ヤ１５の先端部に公知の放電（あるいはレーザー光照
射）手段（図示省略）によりボール１６を形成する。こ
の際、被覆材はボール１６の上部まで溶け上がる。被覆
ワイヤ１５にバックテンションを加えてボールをキャピ
ラリ先端に引き寄せた後、キャピラリツール２をボンデ
ィングツールの所定の位置に置かれた接合部に位置決め
する。その状態で、振動系とワイヤ保持及び位置決め機
構から成るボンディングヘッドを下降させて、ボールを
薄膜磁気ヘッドのスライダー１８上の接続端子１７に接
触させ、ボンディングツール１に所定の荷重をかけてボ
ールを抑えつけた後、キャピラリツール２をボンデイン
グツール１から隔離し、振動子９に超音波電源１４から
電気信号を加えて発振させ、ボールに荷重と超音波振動
を加えてボンディングを行う。
【００３１】ボンディング後、ボンディングヘッドを引
上げ、第２のボンディング位置まで移動させ、放電（あ
るいはレーザー光照射）により被覆ワイヤの被覆のみを
除去した裸ワイヤ部を第２の接続端子部に位置決めし、
前記と同様にボンディングツール１により荷重と超音波
振動を加えてボンディングを行う。
【００３２】ボンディング後、クランパ３を閉じてから
可動部１１によりクランパ３とキャピラリツール２の先
端部をボンディングツール１から隔離し、ワイヤを第２
のボンディング部の後部で切断する。
【００３３】次の薄膜磁気ヘッドスライダ上の接続端子
位置にボンディングツール１を移動させ、キャピラリツ
ールから突出した被覆ワイヤ先端にボールを形成し、上
記工程を繰り返す。
【００３４】本実施例によれば、ワイヤを挿通保持した
キャピラリツール２とは別個に駆動可能に設けたボンデ
ィングツール１によって、ボールに荷重と超音波を正確
に加えることができ、ボンディングを確実に行うことが
できる。
【００３５】また、ボール形成後、被覆ワイヤにバック
テンションを加えてキャピラリの先端にボールを引寄せ
ることにより、ボールを接続端子に正確に位置決めでき
るので、接合端子が微小なものであっても高精度な位置
決めができる。
【００３６】上記の一連の動作を自動化することは可能
である。また、全ボンディング工程も従来の工程数に対
して最大の場合でも２倍程度であり、ボンディングタク
トを１秒以下にすることは容易である。
【００３７】〔実施例２〕図２は、実施例１のボンディ
ング装置において、ボールをボンディングツールに位置
決めする時の検出手段の一実施例を示す模式図である。
ボンディングツール１に設けられた貫通孔には光ファイ
バー２５が挿通されている。レーザー光発振器２２によ
り出射されたレーザー光３２はハーフミラー２４を透過
して光ファイバー２５によって導かれ、ボンディングツ
ール１の先端から放射される。ボンディングツールの下
にボールや裸ワイヤが正しい位置に在るときは上記レー
ザー光は反射され、光ファイバー２５を逆に通ってハー
フミラー２４で反射された反射光３１が光検出器２３で
検出される。この結果に基づきボンディングツール１を
降下させ、ボール１６を接続端子１７に押付け、ボンデ
ィングする。
【００３８】本実施例によれば、キャピラリーツール２
によるボールの位置決めが適切な場合にのみボンディン
グツールを降下させ、不適切な場合には自動的に警報で
知らせると同時に装置を停止させる。
【００３９】また、ボンディングツール１の貫通孔に検
出用のレーザー光の他に、高エネルギーのレーザー光を
入射する光学系を併設し、ボール検出後、該ボールを加
熱できるようにしてボンディング特性を向上することが
できる。なお、高エネルギーのレーザー光の光学系はボ
ール検出用の光学系と兼用するのがよい。
【００４０】〔実施例３〕図３は、前記実施例１のボン
ディング装置における位置決め手段の他の一実施例を示
す模式図である。ボンディングツール１には貫通孔が設
けられており、該貫通孔には空気を吸引できる吸引ホー
ス３３が装着されている。ボンディングツールの先端部
はボール１６を吸着できるよう吸引口が設けられてい
る。
【００４１】被覆ワイヤ１５の先端に形成したボール１
６をボンディングツール１の下に移動すると、同期して
吸引ホースによってボンディングツールの貫通孔から空
気を吸引し、それによってボールがツールの吸引口に吸
着される。ボールが吸着されると空気の吸引抵抗が増す
ので、これによってボール吸着の有無を判定する。ボー
ル有と判定された後は、実施例１と同様にしてボンディ
ングを行う。
【００４２】本実施例によれば、ボールの吸着手段によ
って、ボンディングツールの下に位置決めでき、また、
ボールがボンディングツールから外れることもないので
ボンディング不良の発生が少ない。
【００４３】〔実施例４〕図４は、ワイヤのボンディン
グ部近傍のワイヤ変形を防止したボンディングツールの
一実施例を示す模式図である。ボンディングツール１の
下面は図のように斜めにカットされており、ボール１６
が潰れるに従ってボンディングツールが下がり、斜めに
カットされたボンディングツール先端部１’が接合面１
７’に接触し、それ以上は降下しない。これによって、
ボールのネック部のワイヤの変形を防止できると共に、
ネック部の強度低下を防止できるので、細い線径のワイ
ヤでも高信頼性のボンディングが得られる。
【００４４】〔実施例５〕図５は、被覆ワイヤに先端ま
たは任意の部分にボールを形成する放電電極の一実施例
を示す模式図である。耐熱性の保護管３８の中央部に設
けた開口部には一対の放電用電極３９，４０が対向配置
され、放電電源４１に接続されている。保護管３８の両
端からは、雰囲気ガス４２，４３が送入され、開口部か
ら放散される。キャピラリツール２から突出した被覆ワ
イヤ１５は、保護管３８の開口部に移送され放電電極３
９，４０間に位置決めされる。位置決めは、水平方向は
キャピラリを保護管の開口部中央に、垂直方向は開口端
部にワイヤが接するようにすることで調整される。な
お、被覆ワイヤの位置は、先端部あるいは内側中腹部等
任意の位置に設定することができる。
【００４５】ボール形状は放電条件によって変えられ、
ワイヤが溶断するような条件の場合には先端に形成さ
れ、溶融のみの条件の場合には両側にワイヤが接続した
中膨れの形状とすることができる。また、金属ワイヤに
熱的損傷を与えず被覆材のみ除去することも可能であ
る。
【００４６】本実施例によれば、被覆ワイヤに放電用の
電源を接続しないため回路定数を一定にすることがで
き、安定した放電が得られる。従って、一定のボール寸
法に形成することが可能である。また、挿入ガスとして
不活性あるいは還元性のガスを用いれば酸化し易い金属
からなるワイヤでも清浄な表面のボールを形成すること
ができる。
【００４７】更にまた、第２のボンディングに対して金
属ワイヤを太径化することができ、ボンディング特性を
大幅に向上できる。
【００４８】本実施例によれば、太径のボールを形成す
ることができるので、ネック部の変形を防ぎ、かつ、ボ
ールの潰し代も大きくできて、単位面積当りのボンディ
ング強度を上げることができる。
【００４９】なお、図６は、本実施例のボンディング装
置の模式図である。接合端子１７と被覆ワイヤ１５の角
度は、キャピラリツール２の先端部がボンディングツー
ル１やデバイス３０、あるいはその他の部品に当接しな
い限り、水平に近い角度でボンディングすることもでき
る。
【００５０】〔実施例６〕図７は、中腹部を太径化した
ワイヤの断面図である。被覆ワイヤ１５の中央部には、
実施例５の放電装置によって長球状のボール１６が形成
され、該ボールの両端にワイヤが付いているため、両ワ
イヤを保持して位置決めすることが可能となり、位置決
め精度をより向上できる。
【００５１】図８は、ボール形状の異なるワイヤの断面
図である。ワイヤの先端部より少し残して加熱すること
により、このような長球状のボールが形成できる。ボー
ル１６の先端部にはワイヤの未溶融部が残っている。長
球状のボールはボンディングツールの加圧領域が広く、
前後方向の位置合わせがその分容易となりボンディング
の歩留りが向上し、また、ボンディング強度を上げるこ
とができる。
【００５２】図９は、Ｃｕコア６１にＡｕ，Ａｇ，Ｓｎ
などのＣｕよりも低融点金属６２がコートされた複合被
覆ワイヤの断面図である。Ｃｕコアは溶融されず低融点
のコート材のみが溶融して凝集し太径化されたボール１
６は、コアのＣｕに比べて軟質の材料で形成することが
可能なため、加圧により必要部分のみ変形させてボンデ
ィングでき、ボンディング特性を安定化させることが可
能となる。
【００５３】〔実施例７〕図１０は、薄膜磁気ヘッドの
接続端子構造の一実施例を示す図であり、図（ａ）は端
面を、図（ｂ）は上面を示すずである。セラミック製の
スライダー１８の端面には、薄膜磁気ヘッド６７、配線
６９、接続端子１７が形成されている。長方形状の端子
は、その半分を製造時のボンディングに用い、残り半分
は補修用として残してある。
【００５４】配線にはＣｕを用い、接続端子にはセラミ
ックの表面に形成した酸化物保護層と親和性に優れるＣ
ｒ（またはＴｉ）を蒸着し、その上に硬さがＣｕと同等
以上でＣｕとのボンディング性に優れたＮｉ，Ｔａ，Ｚ
ｒ，Ｖ，Ｎｂの１種以上を蒸着し、更にその上に酸化物
を形成し難いＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇのいずれか１種が
保護膜として形成されている。
【００５５】被覆ワイヤ１５は、先端にボールを形成
し、該ボールを荷重と超音波を加え、場合によっては熱
を加えて潰し、上記接続端子１７にボンディングされて
いる。被覆ワイヤ１５は、金属部がＣｕのみのものは勿
論のこと、ＣｕコアにＡｕ，Ａｇ，Ｓｎがコートされた
複合ワイヤを用いることが可能である。
【００５６】図１１は、ボールを加圧し振動を加えてボ
ンディングした場合のボール押圧（潰し）部を示す模式
断面図である。ボール７１の押圧部の厚さＤ1、ワイヤ
線径をＤ2とすると、Ｄ1／Ｄ2の比が０.７〜１.４が望
ましい。０.７未満の場合は潰し過ぎでネック部が切断
され易く、また、１.４より大きい場合はボンディング
不良となる可能性が高い。
【００５７】本実施例によれば、ワイヤ線径が２０〜３
０μｍと細い場合でもボンディング部の強度をワイヤ部
と同等にすることができ、ボンディングの信頼性、製品
の歩留りを向上できる。また、接続面に対してワイヤを
ほぼ平行にボンディングできるので、磁気ヘッドのよう
な平面付けの要求の大きな電子部品のボンディングに好
適であり、ボンディング後の人手による取扱性を向上す
ることができる。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、被覆ワイヤを保持し位
置決めするキャピラリツールと、ワイヤに荷重と超音波
を加えるボンディングツールとを別個に設けたことによ
り、ボンディングの位置決めを容易に、かつ、高精度に
行うことができる。また、放電電極を有するボール形成
手段を別に設けることにより放電条件を一定に保持する
ことができボールの寸法および形状を一定に制御するこ
とが可能となり、ボンディング特性を一定に保つことが
できる。
【００５９】また、キャピラリツールを別個に設けたこ
とによりボンディングツールに対して任意の角度で配置
できるので、被覆ワイヤを接続面に対し任意の角度でボ
ンディングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるボンディング装置の模
式図である。
【図２】ボールの検出手段の模式図である。
【図３】ボールの位置決め手段の他の実施例の模式図で
ある。
【図４】ボールのネック部のワイヤの変形を防止するボ
ンディングツールの模式図である。
【図５】ボール形成用の放電電極の一実施例の模式図で
ある。
【図６】太径化されたボールのボンディングの一実施例
を示す模式図である。
【図７】ボールの断面図である。
【図８】太径化されたボールの他の断面図である。
【図９】複合被覆ワイヤのボールの断面図である。
【図１０】薄膜磁気ヘッドスライダーの接続端面構造を
示す模式図である。
【図１１】ボール押圧（潰し）部を示す模式断面図であ
る。
【符号の説明】
１…ボンディングツール、２…キャピラリツール、３…
ワイヤクランパ、４…ホーン、５，６…押え部品、７，
８…圧電素子、９…ランジュバン型振動子、１０，１１
…可動部、１２…支持系、１３…ワイヤリール、１４…
超音波電源、１５…被覆ワイヤ、１６…ボール、１７…
接続端子、１８…スライダー、２２…レーザー光発振
器、２３…光検出器、２４…ハーフミラー、２５…光フ
ァイバー、２７…裸ワイヤ、３０…デバイス、３１…反
射光、３２…レーザー光、３３…吸引ホース、３８…保
護管、３９，４０…放電電極、４１…放電電源、４２，
４３…雰囲気ガス、４８…溶け上がった被覆材、５２…
金属ワイヤ、５３…被覆材、６１…Ｃｕコア、６２…低
融点金属コート、６４…複合被覆ワイヤ、６７…薄膜磁
気ヘッド、６９…配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 敏幸 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 丸田 稔 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 渡部 健次郎 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 瀬藤 時幸 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 坪崎 邦宏 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体設計開発センタ内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被覆ワイヤの一部が溶融されてなる金属
    ボールを電子装置の接続端子とボンディングする絶縁被
    覆ワイヤのボールボンディング装置において、前記被覆
    ワイヤを保持するキャピラリツールと、前記金属ボール
    を加圧し振動を印加するボンディングツールとを独立さ
    せて設け、両者が相対的に移動可能としたことを特徴と
    する絶縁被覆ワイヤのボールボンディング装置。
  2. 【請求項２】 前記キャピラリツールの後段に被覆ワイ
    ヤのクランパーを設けた請求項１に記載の絶縁被覆ワイ
    ヤのボールボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記ボンディングツールの加圧振動軸に
    軸方向に貫通孔を設け、該貫通孔を通して光照射手段を
    設け、その反射光により金属ボール有無を検出する検出
    手段を備えた請求項１に記載の絶縁被覆ワイヤのボール
    ボンディング装置。
  4. 【請求項４】 前記金属ボールの有無を検出する光照射
    手段が加熱ボンディング用のレーザー光照射手段とを兼
    ねている請求項３に記載の絶縁被覆ワイヤのボールボン
    ディング装置。
  5. 【請求項５】 前記ボンディングツールの先端面が、ワ
    イヤ接続端子面に対しキャピラリツール側が開口するよ
    う傾斜している請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁被
    覆ワイヤのボールボンディング装置。
  6. 【請求項６】 前記被覆ワイヤの被覆を除去する手段が
    レーザー光を用いて加熱除去する被覆除去手段を備えた
    請求項１〜５のいずれかに記載の絶縁被覆ワイヤのボー
    ルボンディング装置。
  7. 【請求項７】 被覆ワイヤの一部が溶融されてなる金属
    ボールを電子装置の接続端子とボンディングする絶縁被
    覆ワイヤのボールボンディング装置において、前記被覆
    ワイヤを溶融して金属ボールを形成するための放電電極
    と、前記被覆ワイヤを保持するキャピラリツールと、前
    記金属ボールを加圧し振動を印加するボンディングツー
    ルとをそれぞれ独立させて設けたことを特徴とする絶縁
    被覆ワイヤのボールボンディング装置。
  8. 【請求項８】 前記被覆ワイヤを溶融して金属ボールを
    形成するための放電電極が不活性ガスあるいは還元性ガ
    スの雰囲気中に設けられている請求項７に記載の絶縁被
    覆ワイヤのボールボンディング装置。
  9. 【請求項９】 絶縁被覆ワイヤの一部を溶融して金属ボ
    ールを形成し、該金属ボールを電子装置の接続端子とボ
    ンディングする被覆ワイヤのボールボンディング方法に
    おいて、前記被覆ワイヤはキャピラリツールで保持して
    ワイヤ直径より大きな金属ボールを形成した後接続端子
    部に移送し、該キャピラリツールとは独立させて設けら
    れたボンディングツールによって前記金属ボールを加圧
    すると共に振動を加えることにより接続端子にボンディ
    ングし、かつ、該金属ボールはワイヤ直径の０.７〜１.
    ４の高さに押圧すことを特徴とする被覆ワイヤのボール
    ボンディング方法。
  10. 【請求項１０】 前記絶縁被覆ワイヤの一部を溶融する
    金属ボールの形成を、不活性ガスまたは還元性ガスの雰
    囲気中でアーク放電またはレーザー光照射による加熱に
    より行う請求項９に記載の被覆ワイヤのボールボンディ
    ング方法。
  11. 【請求項１１】 絶縁被覆ワイヤからなるリード線の一
    部を溶融して金属ボールを形成し、該金属ボールを薄膜
    磁気ヘッドの接続端子にボールボンディング方法であっ
    て、前記金属ボールは被覆ワイヤをキャピラリツールで
    保持してワイヤ直径より大きなボールを形成後接続端子
    部に移送し、該キャピラリツールとは独立させて設けら
    れたボンディングツールによって前記金属ボールを加圧
    すると共に振動を加えて接続端子にボンディングするこ
    とを特徴とする薄膜磁気ヘッドヘの被覆ワイヤリードの
    ボールボンディング方法。
JP4227053A 1992-08-26 1992-08-26 絶縁被覆ワイヤのボールボンディング装置とボンディング方法 Pending JPH0677277A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002190493A (ja) * 2000-12-20 2002-07-05 Nec Corp 半導体装置のワイヤーボンディング方法及びワイヤーボンディング装置
US7922918B2 (en) 2006-10-18 2011-04-12 Alps Electric Co., Ltd. Method of manufacturing circuit board used for switch device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002190493A (ja) * 2000-12-20 2002-07-05 Nec Corp 半導体装置のワイヤーボンディング方法及びワイヤーボンディング装置
JP4601159B2 (ja) * 2000-12-20 2010-12-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置のワイヤーボンディング方法及びワイヤーボンディング装置
US7922918B2 (en) 2006-10-18 2011-04-12 Alps Electric Co., Ltd. Method of manufacturing circuit board used for switch device

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